Популяция. популяционный подход в экологии - ABCD42.RU

Популяция. популяционный подход в экологии

Подходы к изучению популяций и их классификация

Популяционный подход в экологии чрезвычайно важен. Мы с вами говорили об основных фундаментальных подразделениях экологии как науки, где указали на аутэкологию, синэкологию и популяционную экологию. Популяционный подход, как отмечает А.М. Гиляров, в экологии по своему теоретическому и прикладному значению, по развитию концептуального аппарата и разнообразию используемых методов нисколько не уступает экосистемному. Ибо экология в своем фундаменте имеет дело с характеристикой популяций, формирующих сообщества и биоценозы, которые являются основными элементами наряду с биотопами, элементами экосистем. Именно от этой фундаментальной основы зависят многие построения свойств и функционирования экосистем. Канадский исследователь Ч. Кребс даже писал, что «экология – это наука о взаимодействиях, определяющих распространение и обилие организмов». Эколога, в первую очередь, интересуют такие вопросы:

– почему конкретный организм встречается именно в конкретном месте;

– почему численность организмов в данном месте разная и чем она обусловлена;

– с чем связана и что определяет колебания численности организмов;

– почему численность видов неодинакова в разных частях своих ареалов;

– какие связи существуют внутри популяции между организмами, а какие между видами в сообществах, которые формируют совокупности популяций.

Для классификации популяций экологи руководствуются различными принципами.

Н.П. Наумов (1963), выделяя популяционные единицы, использовал ландшафтно-биотопический подход. Согласно ему наиболее крупные территориальные группировки вида – это подвиды, или географические расы. В пределах ареалов подвидов на территориях с однородными географическими условиями выделяются географические популяции, характеризующиеся общностью приспособлений к климату и ландшафту. Географические популяции, в свою очередь, подразделяются на более мелкие популяции, населяющие различные участки среды обитания. К популяциям низшего ранга применяются такие названия, как экологические, биотические, местные, локальные, элементарные. Чем ниже ранг популяции, тем сильнее связь с соседними популяциями, больше степень обмена особями, менее выражены отличительные особенности.

С.С. Щварцем и его последователями развивался другой подход – историко-генетический. По их мнению, популяции как генетическое единство можно выделять только у видов с половым размножением и перекрестным опылением. При этом обязательным признаком популяции является ее способность к самостоятельному существованию на данной территории в течение неопределенно долгого времени за счет размножения, а не притока особей извне.

По В.Н. Беклемишеву, важно учитывать многообразие взаимодействия организмов со средой. В соответствии с этим подходом популяции выделяются:

а) по способу размножения и степени генетической целостности:

– популяции с перекрестным оплодотворением;

– популяции, для которых характерно и перекрестное оплодотворение и размножение, присущее для колониальных организмов (например тля, у которой существует и партеногенетическое размножение, при котором женские половые клетки развиваются без оплодотворения, и нормальное половое размножение с оплодотворением);

б) по способу поддержания численности и времени существования:

постоянные популяции, возникающие в оптимальных местообитаниях, они способны к самовоспроизведению и не нуждаются в притоке особей извне для поддержания своей численности;

временные популяции существуют не только за счет внутреннего потенциала, но и в результате иммиграции особей извне;

в) по способности к самовоспроизведению:

независимые популяции – способны воспроизводиться самостоятельно; приток особей в их репродукции не играет существенной роли;

полузависимые популяции – могут самовоспроизводиться, но иммиграция особей заметно повышает численность;

зависимые – смертность внутри популяции не компенсируется приплодом, без иммиграции особей популяция вымирает;

псевдопопуляции – совершенно не способны к самовоспроизведению, целиком зависят от притока извне. На о-ве Монерон обитает популяция тепловодного моллюска морское ухо. Они не нерестятся в этих холодных водах. Популяция же поддерживается за счет приноса личинок от берегов Японии с теплым Цусимским течением;

временные, или периодически возникающие популяции – образуются за счет выселения особей из постоянных популяций в малоблагоприятные местообитания в периоды резкого возрастания численности постоянных популяций;

гемипопуляции, или полупопуляции – группировки особей, принадлежащие к отдельным возрастным фазам развития животных, при этом на разных этапах своего возрастного развития (онтогенеза) они имеют резкие различия как морфологические, так и экологические (взрослые донные моллюски и их свободно плавающие пелагические личинки).

8.1. Понятие о популяции в экологии

8.1. Понятие о популяции в экологии

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи– это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность– общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции– разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

2.5. Основной закон экологии

2.5. Основной закон экологии Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате

14 Популяции

14 Популяции Плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле. Бытие Хотя голод и болезни — эти извечные враги человечества — косили людей с

Растущие популяции

Растущие популяции Если мы рассмотрим теперь влияние рождаемости и смертности на численность населения, то обнаружим любопытную тенденцию: население земного шара постоянно увеличивается. При сохранении современных темпов роста к 1980 г. население Земли достигнет 4

Читайте также  Основы исследовательской деятельности

Уменьшающиеся популяции?

Уменьшающиеся популяции? Несмотря на низкий процент смертности, популяции Западной Европы и британских доминионов почти не изменяются: понизившийся уровень рождаемости уравновешивает снижение смертности. Если бы не такое «равновесие», уровень жизни в этих странах не

Популяции будущего

Популяции будущего Каждую популяцию можно рассматривать как состояние в ряду изменений, зависящих от соотношения между собою рождаемости и смертности. Поэтому демографическая политика страны должна строиться с учетом состояния в данное время возможных изменений в

Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ

Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ 8.1. Понятие о популяции в экологии Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население.

8.6.6. Математическое моделирование в экологии

8.6.6. Математическое моделирование в экологии Надорганизменные системы, которые изучает экология – популяции, биоценозы, экосистемы, – чрезвычайно сложны. В них возникает множество взаимосвязей, сила и постоянство которых непрерывно меняются. Одни и те же внешние

8.3. Законы экологии и их следствия

8.3. Законы экологии и их следствия Огромное биоразнообразие флоры и фауны, которое сохраняется на протяжении многих веков было бы немыслимо без его подчинения законам экологии. Как известно, законом называют наличие внутренней причинно-устойчивой связи между явлениями

МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ

МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ Много различных экологических процессов действует в рамках гораздо большей (или меньшей) пространственной и временной шкалы, чем та, которая привычна для нашего восприятия. Пространство в экологии измеряется величинами от микроскопических до

МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ

МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ Роль моделей в экологии всегда была спорным вопросом. Приверженцы моделей утверждают, что без теоретического обоснования экологи обречены собирать разрозненную информацию, они не способны связать ее воедино и осознать общую картину. Практики же

ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ

ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ Любая наука ищет в многообразии окружающего мира какие — то закономерности и объяснение этих закономерностей. В экологии тоже актуален вопрос о том, насколько реально выделить общие закономерности и до какой степени правомерно применять теории,

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ Некоторые популяции демонстрируют удивительное постоянство численности в течение долгих периодов, численность других же колеблется довольно сильно. Но при этом они не вымирают и не размножаются беспредельно, несмотря на все

РОСТ ПОПУЛЯЦИИ

РОСТ ПОПУЛЯЦИИ В каком-то из изданий было сказано, что если бы человеческая популяция продолжала расти с нынешней скоростью, то через 200 лет огромная масса людей устремилась бы в космос со скоростью света. Этого, конечно, не произойдет; это всего лишь шутка, показывающая,

Соотношение полов в популяции

Соотношение полов в популяции Как показывают исследования зоологов, для большинства видов животных типичным является соотношение самцов и самок в популяции близкое 1:1. В норме у человека на 100 новорожденных девочек приходится 106 мальчиков. Так что и у человека

Популяционная экология. Популяционный подход

1. Определение понятий «биологический вид», «популяция» и «ареал».

2. Иерархическая структура популяций. Расселение организма и межпопуляционные связи.

3. Популяция как элемент экосистемы.

4. Классификация популяций.

5. Количественные и статические характеристики популяции.

6. Конкуренция как механизм возникновения экологического разнообразия.

7. Отношения типа хищник – жертва.

1. Определение понятий «биологический вид», «популяция» и «ареал»

Любой вид приспосабливается к постоянно изменяющимся условиям существования и утверждает себя во внешней, часто неблагоприятной среде не индивидуально и даже не как простая сумма особей, а в форме определенных и своеобразных группировок организмов. Последние представляют собой единое функциональное целое — популяцию.

По определению академика С.С. Шварца (1980), популяцияэто элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Популяция обладает общим генофондом и занимает определенную территорию. Важно подчеркнуть, что с позиций современной экологии популяцию рассматривают как элементарную единицу процесса микроэволюции, поскольку она обладает уникальным и важнейшим для поддержания жизни вида в течение длительного периода качеством — способностью к перестройке своего генофонда в ответ на изменение экологических факторов среды обитания.

Элементарная (локальная) популяция является совокупностью особей того или иного вида (например, белки), которая занимает какой — то небольшой участок однородной по условиям обитания площади. Совокупность элементарных популяций формирует более крупную экологическую популяцию.

Биологический вид — это сложная биологическая система, которая состоит из группировок организмов — популяций, обладающих характерными особенностями строения, физиологии и поведения. Популяция является генетической единицей вида: ее изменения обусловливают эволюцию данного вида.

Ареал — область распространения, или пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности. Ареал может быть сплошным или разорванным, если между его частями возникают различные географические преграды или пространства, не заселенные представителями данного вида.

По величине ареала и характеру распространения различают космополитов, убиквистов и эндемиков. Космополиты виды растений и животных, которые встречаются на большей части обитаемой планеты — комнатная муха, серая крыса и др. Убиквисты виды растений и животных с широкой экологической валентностью, способные существовать в разнообразных условиях среды — тростник обыкновенный, волк и др. Эндемики — виды растений и животных, которые имеют ограниченные ареалы — на островах, в горах, изолированных водоемах

2. Место популяции в общей структуре биологических систем

Живые организмы, населяющие Землю, не разбросаны хаотично по ее поверхности, а организованы в определенные развивающиеся группы. Эти группы составляют уровни организации живого, или структурные уровни. Таким образом, жизнь — сложная иерархическая система, в которой элементы низшего уровня организации служат составными частями для структур более высокого уровня.

В настоящее время имеется множество схем, отражающих иерархическую соподчиненность уровней живого. Еще сравнительно недавно высшим уровнем организации живого считался организменный уровень, рассматривающий организм как наиболее целостный и самостоятельный элемент организации живого. Прогресс биологических наук заставил пересмотреть эту точку зрения. Успехи молекулярной биологии, с одной стороны, и экологии — с другой, способствовали выявлению более сложной иерархии уровней. Вопрос этот до конца еще не решен, поскольку разные авторы называют неодинаковое число уровней.

Чаще всего выделяют до десяти уровней организации живой материи: молекулярно — генетический, органоидный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно — видовой, биоценотический, экосистемный (биогеоценотический) и биосферный.

Уровни организации живой материи вслед за организменным объединяются в структуры, называемые надорганизменными уровнями. К ним принадлежат популяции, биоценозы, экосистемы (биогеоценозы) и биосфера Земли в целом.

Организменный уровень (особь, организм) характеризуется огромным количеством функций. Главнейшей из них является размножение — воссоздание себе подобных. Сущность данной функции состоит в насыщении пространства живой материей, воспроизводстве жизненного субстрата, беспрерывном процессе синтеза и деструкции, обеспечении круговорота и усложнения биосферы.

Первый надорганизменный уровень организации живогопопуляция. Основная функция популяционного уровня организации — формирование на определенной территории такого населения вида, который по структуре и жизненным особенностям наиболее соответствует среде обитания. Популяция здесь выступает как форма существования вида и функционирует как система, обеспечивающая устойчивое выживание и воспроизведение вида в данных конкретных условиях.

Отличительная особенность организации живого на Земле состоит в том, что все функциональные единицы структурных уровней находятся в иерархическом соподчинении. Это означает, что меньшие подсистемы составляют большие системы, а те, в свою очередь, являются подсистемами более крупных систем. Например, клетка — составная часть живой ткани, последняя включается в систему органа, из органов состоит организм (особь), организмы одного вида составляют популяцию и т.д. По мере усложнения уровня организации подсистем системы, их включающие, усложняются и увеличиваются. Причем в одних случаях системы и их подсистемы оказываются относительно независимыми образованиями (например, особь в популяции), в других случаях эта самостоятельность намного меньше (орган в организме, клетка в живой ткани).

Читайте также  Солнечная радиация. Радиационный баланс. Географическое распределение составляющих. Энергетическ

Таким образом, экология изучает различные уровни организации жизни: организменный и надорганизменные — от популяционно — видового до биосферного.

Популяция. популяционный подход в экологии

12.1. Подходы и методы экологии

Для правильного понимания экологической обстановки требуется одновременный учет всех взаимодействующих в данном месте факторов, и уже сама сложность такой задачи делает ее нелегкой. На практике большинство экологов, предпринимая новое исследование, применяют один из нескольких основных подходов — экосистемный подход, изучение сообществ (синэкология), популяционный подход (аутэкология), анализ местообитаний, эволюционный или исторический подходы.

Эти пять подходов в экологии частично перекрываются и взаимодействуют друг с другом, и одинаково подробное рассмотрение каждого из них в нашей книге не представляется возможным. Вместо этого сосредоточим внимание на экосистемном и популяционном подходах и на изучении сообществ, как на составляющих основную суть предмета экологии. Анализ местообитаний и эволюционный подход хотя и открывают ряд важных новых перспектив, но нужны лишь для большего удобства и по существу входят в три первых метода. Ниже дается краткая характеристика всех пяти подходов и вклада каждого из них в экологию.

Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебания численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов. Даже простое сравнение водной и наземной экосистем, представленных на рис. 12.2, подтверждает это. Обратите внимание на сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем даже при резком различии в среде обитания и в образующих систему видах.


Рис. 12.2. Простое сравнение макроструктуры водной (пресноводной или морской) и наземной экосистем. Основные функциональные единицы: I — абиотические компоненты (основные неорганические и органические соединения); II — продуценты (растительность на суше, фитопланктон в воде); III — животные: IIIА — прямые или ‘пастбищные’ травоядные (настоящие саранчовые, калифорнийские полевки и т. д. на суше, зоопланктон и т. д. в воде); IIIВ — непрямые или детритоядные консументы (почвенные беспозвоночные на суше, придонные беспозвоночные в воде); IIIС — конечные хищники (хищные птицы и крупная рыба); IV — редуценты (бактерии и грибы, разлагающие органические вещества). III и IV относятся к консументам. (Из Ю. Одум (1975). Ecology, 2nd ed.. Holt, Rinehart and Wilson.)

Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.

Экология сообществ уделяет особое внимание биотическим компонентам экосистем. Синоним экологии сообществ — синэкология (разд. 12.5 и 13.4). При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, обитающие в различимых биотических единицах, таких, как лес, луг или вересковая пустошь. Могут быть выявлены и лимитирующие факторы, но функциональные аспекты влияния элементов физической среды, например климата, обычно подробно не рассматриваются. Вместо этого упор делается на определение и описание видов и изучение факторов, ограничивающих их распространение, в частности на конкуренцию и расселение.

Одним из аспектов подобных исследований является представление о сукцессиях и климаксовых сообществах, очень важное для решения вопросов рационального использования природных ресурсов.

Популяционная экология занимается аутэкологическими проблемами (см. разд. 12.6 и 13.5). В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов. Построение этих моделей связано с рядом важных понятий, таких, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционная экология обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для сельского хозяйства и медицины, и открывает возможности борьбы с ними при помощи биологических методов (например, использование хищников и паразитов вредителя), а также позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Последнее особенно важно при организации заповедников, ведении охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане — при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

Недавнее приложение экологических идей к палеонтологии позволило лучше понять взаимоотношения видов в ископаемых сообществах. Популяционная биология обеспечила теоретические основы для анализа расселения и вымирания видов начиная с самых ранних этапов эволюции жизни на нашей планете.

Местообитание — это участок среды определенного типа, где живет данный организм, например живая изгородь, пресноводное озеро, дубовая роща или каменистый берег. Организм приспособлен к определенным физическим условиям местообитания. Но в пределах последнего могут быть места с особыми условиями (например, под корой гниющего ствола в дубовой роще), иногда называемые микроместообитаниями. Каждый вид занимает в своем местообитании определенную экологическую нишу. Понятие экологической ниши подразумевает не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но также, что еще важнее, определенную его роль в сообществе, в частности его питание и взаимоотношения с другими видами. Когда два вида занимают одну и ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не будет вытеснен. Сходные местообитания включают сходный набор экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению виды животных и растений. Например, открытые луга, степи и заросли низкого кустарника служат экологическими нишами для быстро бегающих травоядных, но это могут быть лошади, антилопы, бизоны, кенгуру и т.п.

Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований, но он дает мало дополнительной информации по сравнению с тремя подходами, описанными ранее. Тем не менее он широко распространен в полевых исследованиях, поскольку местообитания легко поддаются классификации. Приложения этого подхода в экологии подробно описаны в гл. 13. Некоторые сообщества, например сообщества песчаных дюн или засоленных болот, так тесно связаны с конкретным местообитанием, что их практически нельзя изучать в ином контексте. Однако компетентное исследование экологии песчаных дюн будет включать и остальные четыре подхода.

Анализ местообитаний очень удобен также при изучении физических факторов среды, таких, как почва, влажность, освещенность, с которыми тесно связана жизнь животных и растений. Здесь связи с экосистемным подходом и изучением сообществ особенно сильны. Развитие смежных на ук — гидрологии, почвоведения, метеорологии, климатологии, океанографии и др.- открыло новые важные междисциплинарные области исследования. К сожалению, это привело к тому, что выполнение всестороннего исследования становится слишком трудоемким для одного человека и требует создания рабочей группы, где каждый отдельный эколог обычно изучает лишь один аспект взаимодействия животных или растений с окружающей средой, на-пример гидрологию леса, климатологию поля или восстановление заброшенных земель. Опять-таки можно ожидать, что и здесь будут использоваться функциональные подходы (экосистемный, популяционный, изучение сообществ).

Изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.

Читайте также  Проблема озонового экрана

Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.

Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем невозможно; таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция (разд. 24.7.6), расселение видов животных и растений (разд. 24.7.2). Этот подход привносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитаний.

Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась палеонтология, применение же экологических (экосистемных) идей к прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология-все расширяющаяся и плодотворная область исследования.

В вашей интимной жизни абсолютная пустота? Нет верной жены? Они симпатичные индивидуалки будут всемерно блажены возможности удовлетворить ваши сексапильные потребности прекрасными способами.

Популяция. популяционный подход в экологии

Урок 4 (лекция).

Тема. Популяция и условия ее существования.

Цель: познакомить учащихся с пониманием термина «популяция», ее основными структурными элементами и характеристиками.

Средства обучения: презентация занятия в программе PowerPoint.

Требования к знаниям и умениям учащихся после изучения темы

После изучения темы учащиеся должны:

    владеть понятиями темы: «популяция», «генофонд», «элементарная популяция», «экологическая популяция», «географическая популяция», «популяционный взрыв», «миграции»;

уметь охарактеризовать основные структурные типы популяции;

уметь описывать популяцию, используя ее основные характеристики: местообитание, численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост особей, темпы роста, генофонд;

научиться различать стабильные, растущие и сокращающиеся популяции;

знать основные механизмы, способствующие установлению стабильности в популяции.

В начале урока необходимо познакомить с понятием «популяция».

Любой вид растений, животных, микроорганизмов представлен своеобразной группировкой организмов, включающей особи со сходной морфологией, физиологией, поведением и общим генофондом. Каждый вид занимает определенный ареал, в разных частях которого наблюдаются разные условия существования.

Группировки особей внутри вида называются популяциями (от лат. populus –народ, население).

Генофонд – совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, группы популяций или вида.

По С.С. Шварцу, популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

На уровне популяций происходят основные адаптации, естественный отбор и эволюционные процессы. Разнообразие популяций внутри вида резко увеличивает его приспособительные способности, освоение среды и, в конечном счете, возможности выживания. Все это позволяет считать популяцию элементарной эволюционирующей структурой.

Совокупность популяций различных видов, взаимосвязанных между собой и находящихся в тесном единстве с окружающей средой, составляют экосистему.

После введения основных понятий необходимо перейти к структурной организации популяций.

Популяция как биологическая единица обладает определенной структурой. Широкое распространение в экологии получила классификация популяций Н.П. Наумова в зависимости от размеров занимаемой ими территории. В этой классификации различают элементарную, экологическую и географическую популяции.

Охарактеризовать каждый тип структуры.

Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади.

Экологическая популяция – это совокупность элементарных популяций, приуроченных к конкретным биогеоценозам.

Географические популяции слагаются из экологических и охватывают группу особей, заселяющих территорию с географически однородными условиями существования.

Привести примеры каждого типа структуры популяции.

Помимо рассмотренной структуры популяции по Н.П. Наумову различают пространственную, половую, возрастную, генетическую и экологическую структуры популяции. Провести сравнительный анализ названных структур популяции.

Привести примеры случайного, равномерного и скученного (группового) распределения особей.

Необходимо подробнее остановиться на основных характеристиках популяции: местообитании, численности и плотности, рождаемости и смертности, приросте особей, темпе роста, генофонде. Все эти характеристики используются для описания популяций и для предсказания их судьбы.

В природе не отмечено ни одной популяции, которая оставалась бы стабильной даже на протяжении короткого отрезка времени. В зависимости от внешних и внутренних факторов численность постоянно колеблется – по годам, сезонам, от поколения к поколению. «Волны жизни», так назвал такие колебания основатель популяционной генетики С.С. Четвериков.

Принято различать непериодические и периодические колебания численности естественных популяций.

Известно, что численность популяции зависит от многих факторов. Нередко изменения в численности популяции связаны с деятельностью человека. Но основными причинами являются изменения условий существования, порождаемые действиями абиотических и биотических факторов. Влияния этих факторов направлены на интенсивность роста, размножения, на скорость развития и смертность.

Так, при улучшении кормовой базы, снижении числа хищников, ослаблении конкурентных отношений численность популяции увеличивается за счет повышения рождаемости и снижения смертности. И, наоборот, при сокращении питания, усилении давления паразитов и хищников, обострении конкурентных отношений численность сокращается за счет снижения рождаемости и повышения смертности.

Динамика численности выводит популяцию из равновесного состояния, что может привести к изменениям в экосистеме. Стабильность экосистемы означает, что популяции каждого входящего в нее вида находятся в равновесии. Равновесие же в популяции определяется соотношением факторов, ограничивающих численность, увеличивающих или снижающих ее. При этом рождаемость в популяции уравновешена смертностью. Поэтому проблема сохранения равновесия сводится к поддержанию равновесия между смертностью и рождаемостью.

При рассмотрении причин, вызывающих изменения численности в популяции, очень важно выделить зависимые и независимые от плотности факторы. Именно последние способны оказывать регулирующее действие и способствовать установлению равновесного состояния популяции.

Необходимо остановиться и на способности популяции к саморегуляции. Механизмы внутрипопуляционной регуляции позволяют восстановить оптимальные численность и плотность популяции и не дают популяции исчезнуть.

Численность и плотность популяции зависят от величин рождаемости (плодовитости) и смертности.

Рождаемость – это способность популяции к увеличению.

    для вычисления общей рождаемости – число новых особей ΔNn, родившихся за время Δt;

для вычисления удельной рождаемости – число родившихся особей за время Δt без учета уже имеющихся в популяции особей;

b = ΔNn/ ΔtN, где N – исходная численность популяции.

Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период.

    для выражения общей смертности – ΔNm;

для выражения удельной смертности – m = ΔNm/ ΔtN.

Смертность, как и рождаемость, изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции и выражается в процентах к начальной или чаще к средней величине ее. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда выше, чем у взрослых особей.

Ввести уравнение экспоненциального роста популяции (используют для выяснения потенциальных возможностей популяций к росту):

где Nt – численность популяции в момент времени t, N – численность популяции в начальный момент времени t, е – основание натуральных логарифмов (2,7182), r – показатель темпов размножения.

Данное уравнение выражает биотический потенциал популяции – скорость увеличения ее численности при наличии благоприятных условий и полном отсутствии факторов, препятствующих росту и размножению.

Биотический потенциал представляет собой адаптацию, которая эволюционирует под действием естественного отбора.

У всех видов биотический потенциал достаточно высок и при благоприятных условиях может вызвать стремительное увеличение численности популяции – популяционный взрыв.

Взрыв численности популяции возможен, если организмы оказываются в таких идеальных условиях, которые не препятствуют их росту и размножению. Благоприятными факторами считаются неограниченное пространство, обилие пищевых ресурсов, отсутствие естественных врагов и конкурентов. При стечении таких условий численность растет экспоненциально, или в геометрической прогрессии, т.е. в каждую единицу времени к популяции добавляются все новые и новые особи. В природе экспоненциальный рост либо не происходит вообще, либо в течение очень непродолжительного времени.

Ярким примером популяционного взрыва является распространение плодовой мушки в Калифорнии летом 1981 г. Аналогичные взрывы численности отмечены у одуванчиков, воробьев, непарного шелкопряда, колорадского жука, ондатры, при заселении редуцентами погибшего животного или растения и т.д.

В заключение урока подвести итог по разнообразию популяций и их структурных типов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: